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基于MATLAB GUI界面的MCU串口实时绘图设计


基于 MATLAB GUI 界面的 MCU 串口实时绘图设计 摘要: 介绍了基于 MATLAB 的 GUI 界面与单片机的串口实时通信并绘图的 实现方法。通信系统主要由 PC 机、RS232C 电平转换器、51 单片机以及通信程 序构成, 单片机通信程序用 C 语言设计, PC 机通信程序则是用 MATLAB 的 GUI 界面的事件和回调函数来实现。 关键词:MATLABGUI 51 单片机 串行通信 绘图 1 引言 在控制工程中, 使用大量的数据采集系统, 该类系统通常是微处理器(单 片机)系统,其处理、分析数据的能力相对较低, 一般是将这些数据传送到 PC 机, 由相应的应用软件系统进行处理、分析和形成图表、打印, 因此, 两类系统必须 要实现通信。MATLAB 以其强大的科学计算与可视化功能、简单易用、开放式 可扩展环境, 特别是诸多的面向不同应用领域的工具箱支持, 使其在信号处理、 自动控制等许多领域获得广泛的应用, 成为计算机辅助设计和分析、算法研究和 应用开发的基本工具和首选平台[1,2][参考文献 [1] 吴晓燕,张双选. MATLAB 在自动控制中的应用[M]. 西安:西安电 子科技大学出版社,2006.9. [2] 李国勇,谢克明,杨丽娟. 计算机仿真技术与 CAD:基于 MATLAB 的控制系统[M]. 北京:电子工业出版社(第 2 版) ,2008. [3] 应亮 . Matlab 的图形用户界面的应用 [J]. 电脑知识与技术, 2005 , (11) :75-76. [4] 张道明,郝继飞. 基于 MATLAB 的 MCU 串行通信[J]. 网络与通信, 2004,(5) :1-3. [5] 兰红莉,罗文广. 基于 MATLAB 的 PC 机与单片机串行通信实现[J]. 计算机应用与软件,2006,23(6) :74-76.]。GUI 为图形化界面,应用简单,不 需要对 MATLAB 理解就可以应用[3][ [6] 汪文,陈林. 单片机原理与应用[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2008. 75-101.]。本文讨论应用 MATLAB 的 GUI 界 面实现 PC 机与 51 单片机串行通信并实时绘制 51 单片机发送数据的图形,对于 实时观察控制系统的运行状态和调节 PID 系数有着重要的应用。 2 总体设计原理 PC 机配置的 RS232 标准串行接口 COM 和单片机的串口连接,使用三线制 ( 收、发、地) 实现数据传递, 用 MAX232 作为单片机与 PC 机间的电平转化芯 片。串行通信总体设计原理图如图 1 所示。 图 1 总体设计原理图 3 MATLAB 的 GUI 串行通信设计 GUIDE 是一个专用于 GUI 程序设计的向导设计器。 而 GUI 是由各种图 形对象,如图形窗口、图轴、菜单、按钮、文本框等构建的用户界面,是人机交互 的有效工具和方法, 通过 GUIDE 可以很方便地设计出各种符合要求的图形用户 界面。 用户可以根据界面提示完成整个工程,却不必去了解工程内部是如何工作 的。 GUI 设计既可以基本的 MATLAB 程序设计为主 , 也可以鼠标为主利用 GUIDE 工具进行设计,也可综合以上两种方法进行设计。 3.1GUI 界面的整体布局设计 通过 MATLAB 的 GUI 界面设计程序界面和功能,程序包括程序运行起 始时间、实时时间显示、目标值(Goal Value) 、实时数据显示、COM 口选择、 波特率选择、打开串口(Open Serial) 、停止绘图(Stop) 、继续绘图(

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